№70-17

Оцінювання зон забруднення від викидів промислових підприємств

Т.І. Русакова¹, О.В. Золотько¹, О.В. Долженкова¹, Ю.В. Войтенко¹

¹Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Дніпро, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2022, 70:182-191

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Метою роботи є розрахунок полів концентрації шкідливих домішок в атмосферному повітрі на основі аналітичної моделі, створення програми для проведення обчислювальних експериментів та аналізу показника забруднення територій, що потрапляють в зону впливу викидів, що надходять від промислових підприємств.

Методи дослідження. Для моделювання використовується двомірне рівняння масопереносу осереднене по висоті переносу, яке описує розсіювання шкідливих домішок під дією вітру, атмосферної дифузії та дисперсії. Застосовуються методи аналітичного розв’язання диференціальних рівнянь другого порядку. Додатково враховується процес взаємодії шкідливих домішок від трьох джерел забруднення.

Результати. На основі аналітичного розв’язку рівняння масопереносу домішки розроблено програму чисельного розрахунку на мові програмування Python, що дозволило провести розрахунок полів концентрації шкідливих домішок, які потраплять в атмосферне повітря від трьох підприємств міста Дніпра: Дніпровського металургійного заводу, Дніпропетровського трубного заводу та Дніпровського коксохімічного заводу. Проведено аналіз відповідних вулиць міста, що потрапляють в зону впливу викидів розглянутих підприємств. Встановлено, що концентрація домішок не перевищує їх гранично-допустиме значення. Отримано значення показника забруднення повітряного середовища для вулиць, що потрапляють під вплив шкідливих домішок відповідно до вибраного напрямку вітру, показано, що показник забруднення не перевищує 57 %.

Наукова новизна. Аналітична модель розв’язання двовимірного рівняння переносу домішки дозволяє проводити розрахунок рівня концентрації з урахуванням взаємного впливу викидів відносно різної кількості джерел забруднення.

Практична значимість. Необхідний інструментарій для аналізу основних закономірностей досліджуваних процесів під час оперативних прогнозів поширення домішок у навколишньому середовищі.

Ключові слова: концентрація домішки, аналітичний розв’язок, показник забруднення, атмосферне повітря, рівняння переносу.

Перелік посилань

1. Francis, O. Adeola (2020). Global impact of chemicals and toxic substances on human health and the environment. Handbook of Global Health, 1-30.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-05325-3_96-1

2. Wang, J., Zhang, Y., Zhang, Z., Yu, W., Li, A., Gao, X., Lv, D., Zheng, H., Kou X., & Xue, Z. (2022). Toxicology of respiratory system: Profiling chemicals in PM₁₀ for molecular targets and adverse outcomes. Environment International, 159, 1-13.
https://doi.org/10.1016/j.envint.2021.107040

3. Schraufnagel, D.(2020).The health effects of ultrafine particles. Experimental & Molecular Medicine,52,311-317.

4. Zhu, C.,Maharajan, K.,Liu, K.& Zhanga, Y.(2021). Role of atmosphere particulate matter exposure in COVID-19 and other health risks in human: A review Environmental Reserch,198, 111281.
https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.111281

5. Geng, M.M.& He, L.Y.(2021). Environmental awareness and environmental governance satisfaction sustainability,Environmental Regulation. 13, 3960.
https://doi.org/10.3390/su13073960

6. Wang,K., Yin,H.& Chen,Y. (2019). The effect of environmental regulation on air quality: A study of new ambient air quality standards in China. Journal of Cleaner Production,215,
268–279.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.01.061

7. Pei,Y., Zhu,Y., Liu,S.Wang,X. & Cao, J. (2019). Environmental regulation and carbon emission: The mediation effect of technical efficiency. Journal of Cleaner Production, 236, 117599.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.07.074

8. Manisalidis,I., Stavropoulou,E., Stavropoulos,A.& Bezirtzoglou E.(2020).Environmental and health impacts of air pollution: A Review. Frontiers in Public Health, 20, 8-14.

9. Zhang,L., Yang,Y., Li.Y., Qian,Z. M., Xiao,W.,Wang X. & al. (2019). Short-term and long-term effects of PM2.5 on acute nasopharyngitis in 10 communities of Guangdong, China. Science of the Total Environment, 688, 136-42.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.05.470

10. Dong,X., Zhang,Z.,Liu,D.,Tian. Z.& Chen, G. (2018).Numerical investigation of the effect of grids and turbulence models on critical heat flux in a vertical pipe. Frontiers in Energy Research, 11-16.
https://doi.org/10.3389/fenrg.2018.00058

11. Amosov, P., Baklanov, A., Makarov, D. & Masloboev, V. (2022). Numerical modeling of atmospheric pollution in the approaches of random selection of discrete dusting sites and interval distribution of dust size March. Vestnik MGTU, 25(1), 61-73.
https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-1-61-73

12. Біляєв, М. М. & Русакова, Т. І. (2019). Комплексна оцінка впливу інгредієнтів викидів промислових підприємств на рівень забруднення повітря внутрішніх майданчиків. Збірник наукових праць Національного гірничого університету, 57, 158-168.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/57.158

13. Sailaubek, D. A., Rubtsova, O. A. & Kukulin V. I. (2018). Charged particle scattering problem with a complex-range Gaussian basis The European. Physical Journal, 54, 126.

14. Ghosh, S. &Rigollet, P. (2020). Gaussian determinantal processes: A new model for directionality in data. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117 (24), 13207-13213.
https://doi.org/10.1073/pnas.1917151117

15. Берлянд, М. Е. (1985). Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Гидрометеоиздат.